化工原理干燥综合实验报告

1干燥综合实验一、实验目的1.了解流化床干燥装置及洞道式干燥装置的基本结构、工艺流程和操作方法2.学习测定物料在恒定干燥条件下干燥特性的实验方法3.掌握根据实验干燥曲线求取干燥速率曲线以及恒速阶段干燥速率、临界含水量、平衡含水量的实验分析方法4.实验研究干燥条件对于干燥过程特性的影响。5.学会分析两种不同干燥方式的性能优劣二、基本原理在设计干燥器的尺寸或确定干燥器的生产能力时，被干燥物料在给定干燥条件下的干燥速率、临界湿含量和平衡湿含量等干燥特性数据是最基本的技术依据参数。由于实际生产中的被干燥物料的性质千变万化，因此对于大多数具体的被干燥物料而言，其干燥特性数据常常需要通过实验测定。按干燥过程中空气状态参数是否变化，可将干燥过程分为恒定干燥条件操作和非恒定干燥条件操作两大类。若用大量空气干燥少量物料，则可以认为湿空气在干燥过程中温度、湿度均不变，再加上气流速度、与物料的接触方式不变，则称这种操作为恒定干燥条件下的干燥操作。1干燥速率的定义干燥速率的定义为单位干燥面积（提供湿分汽化的面积）、单位时间内所除去的湿分质量。即(1)式中，U－干燥速率，又称干燥通量，kg/（m2s）；A－干燥表面积，m2；W－汽化的湿分量，kg；τ－干燥时间，s；2Gc－绝干物料的质量，kg；X－物料湿含量，kg湿分/kg干物料，负号表示X随干燥时间的增加而减少。2干燥速率的测定方法2.1流化床干燥利用床层的压降来测定干燥过程的失水量。（1）将0.5kg的湿物料（如取0.5kg的黄豆放入水中泡8h，取出，晾干表面水分，待用。（2）开启风机，调节风量至100m3/h，打开加热器加热。待热风温度恒定后（通常设定在75℃），将湿物料加入流化床中，干燥τ时间后取少量样品进行称量得到Gi，将该样品于烘箱中进行干燥恒重到Gc，则物料的瞬时含水率为Xi=（2）式中Gc为相应样品恒重后的绝干物料。2.2洞道式干燥将湿物料试样置于恒定空气流中进行干燥实验，随着干燥时间的延长，水分不断汽化，湿物料质量减少。若记录物料不同时间下质量G，直到物料质量不变为止，也就是物料在该条件下达到干燥极限为止，此时留在物料中的水分就是平衡水分X*（3）计算出每一时刻的瞬间含水率X，然后将X对干燥时间τ作图，如图1，即为干燥曲线。图1恒定干燥下的干燥曲线3上述干燥曲线还可以变换得到干燥速率曲线。由已测得的干燥曲线求出不同X下的斜率dX/dτ，再由式（10－1）计算得到干燥速率U，将U对X作图，就是干燥速率曲线，如图2所示。图2恒定干燥条件下的干燥速率曲线三、实验装置与步骤1流化床干燥1.1装置流程图3流化床干燥实验装置流程图1－加料斗；2－床层（可视部分）；3－床层测温点；4－取样口；5－出加热器热风测温点；6－风加热器；7－转子流量计；8－风机；9－排灰口；10－旋风分离器；11－风机出口测点（双金属温度计）；12－床层出口气体温度测点（双金属温度计）。41.2实验步骤（1）开启风机。（2）打开仪表控制柜电源开关，加热器通电加热，床层进口温度要求恒定在75℃左右。（3）将准备好的黄豆湿料加入流化床进行实验。（4）每隔一定时间段取1克左右样品（大概4颗）进行质量分析，并进行干燥恒重（105℃烘箱），实验开始时采样时间点密集，再慢慢延长采样时间，取8～10点即可。（5）干燥时间1h左右，取得足够样品后停止实验，关闭仪表电源。（6）关闭加热电源。（7）关闭风机，切断总电源，清理实验设备。1.3注意事项必须先开风机，后开加热器，否则加热管可能会被烧坏，破坏实验装置。2洞道干燥2.1装置流程如图4所示。空气由鼓风机送入电加热器，经加热后流入干燥室，加热干燥室料盘中的湿物料后，经排出管道通入大气中。随着干燥过程的进行，物料失去的水分量由称重传感器转化为电信号，并由智能数显仪表记录下来（或通过固定间隔时间，读取该时刻的湿物料重量）。图4干燥装置流程图1－风机；2－管道；3－进风口；4－加热器；5－厢式干燥器；6－气流均布器；7－称重传感器；8－湿毛毡；9－玻璃视镜门；10，11，12－蝶阀；13－风机入口温度计。52.1实验步骤（1）放置托盘，开启总电源，开启风机电源。（2）打开仪表电源开关，加热器通电加热，旋转加热按钮至适当加热电压，在U型管中加入一定水量，并关注干球温度，干燥室温度（干球温度）要求达到恒定温度75℃一段时间后（5min），这时仪器工作状态已稳定，读取干燥容器的质量。（3）将待干燥物料黄豆加进干燥容器中，刚好铺满一层即可。将容器小心地放置于称重传感器上。放置待容器时应特别注意不能用力下压，因称重传感器的测量上限仅为300克，用力过大容易损坏称重传感器。（4）记录时间和脱水量，间隔一定时间记录一次重量数据，并记录干球温度和湿球温度，实验开始时采集数据尽可能密集些。（5）等待干燥物料恒重时，一般每分钟失水小于0.1g，即为实验终了时，关闭仪表电源，注意保护称重传感器，非常小心地取下干燥物料。（6）关闭风机，切断总电源，清理实验设备。2.2注意事项（1）必须先开风机，后开加热器，否则加热管可能会被烧坏。（2）特别注意传感器的负荷量仅为300克，放取待干燥物料时必须十分小心，绝对不能下压，以免损坏称重传感器。（3）实验过程中，不要拍打、碰扣装置面板，以免引起料盘晃动，影响结果四、数据处理表2洞道干燥实验数据实验次数湿物料/g干燥时间t/min失水量w/g含水率XdX/dtmin-1干燥速率U141.510.01.03-0.02330.4759240.041.50.96-0.021670.44206339.162.40.92-0.020830.42493436.5125.00.79-0.02000.4080534.2187.30.68-0.019170.39107633.0218.50.62-0.017190.35068728.33713.20.39-0.011190.22828822.67218.90.11-0.00620.12648920.49721.10.00-0.00440.089766表3流化床干燥实验数据实验次数湿物料/g绝干物料/g干燥时间t/min含水率X失水量WdX/dtmin-1干燥速率U12.9381.20611.3206950-0.074260.08955823.4191.57431.1721730.1488-0.064940.10221631.2010.58570.9496750.371-0.035630.02084442.0071.10150.8245450.4961-0.024210.02663151.931.21220.5950410.7256-0.023390.02830261.1990.824320.4550970.8656-0.012660.01043271.3751.06470.297171.0235-0.007220.00765382.5212.068670.2190521.1016-0.003910.008086图5洞道干燥实验曲线组图6流化床干燥实验曲线组失水量w与干燥时间t曲线失水量w与干燥时间τ曲线含水率X与干燥时间t曲线含水率X与干燥时间t曲线干燥速率U与含水率X曲线干燥速率U与含水率X曲线7五、分析讨论1．从实验数据表格及干燥速率U与含水率X曲线可以粗略估算，洞道干燥实验黄豆的临界含水量X为0.68，流化床干燥实验黄豆的临界含水量X为0.59，洞道干燥恒速阶段干燥速率比流化床干燥的大，对应的临界含水量也大。临界含水量受环境影响较大，其中包括温度、干燥方式、填堆方式等。从干燥时间上看，流化床的较早进入恒速阶段。2.干燥速率U与含水率X曲线图上两种干燥方式测定的恒速阶段不明显，曲线不能很好地反应湿料干燥过程速率的一般规律，并且实验开始前几分钟干燥速率都偏大，可能原因是黄豆晾干不充分，表面残留一定的凝结水汽，导致热风一吹便汽化，质量差也增大。3．实验误差主要来源：仪器误差，风速和温度不能保持完全一致，反应滞后；实验员读数计时造成的误差；物料均匀性误差，物料本身结构、形状和尺寸不同。